Grafting increases cadmium accumulation in the post-grafting generations of the potential cadmium-hyperaccumulator Solanum photeinocarpum

ABSTRACT

To determine whether grafting increases cadmium (Cd) accumulation in the post-grafting generation of hyperaccumulator plants, the effects of grafting on Cd accumulation characteristics of post-grafting generations of a potential Cd-hyperaccumulator Solanum photeinocarpum were evaluated in pot and field experiments. The following four grafting combinations were examined: ungrafted (UG), self-rooted grafting involving one S. photeinocarpum seedling (SG), self-rooted grafting involving two S. photeinocarpum seedling developmental stages (DG), and grafting on wild potato rootstock (PG). Grafting did not induce genetic changes in S. photeinocarpum, and increased the shoot biomass and the amount of Cd extracted by the shoots of the first, second, and third generations of S. photeinocarpum (PG > DG > SG > UG). Additionally, enhanced superoxide dismutase, peroxidase, and catalase activities and increased soluble protein contents of the first post-grafting generation were observed for the DG and PG, whereas only enhanced superoxide dismutase and peroxidase activities were observed for the SG. Grafting increased the DNA methylation levels by inducing hypermethylation in the first post-grafting generation (PG > DG > SG > UG). Therefore, grafting can enhance the Cd accumulation (phytoremediation) ability of post-grafting generations of S. photeinocarpum by enhancing DNA methylation levels, especially when wild potato rootstock is used.     

两性木质素接枝共聚物的聚合反应与离子化改性

研究碱木质素与复合单体在水相中接枝共聚,以Mannich反应进一步对接枝产物进行阳离子化改性.结果表明:在70℃±5℃下进行木质素与复合单体接枝共聚反应,当pH值为7.0-8.0、反应时间为2h-2.5h,获得较理想的接枝效果,过硫酸盐引发效果优于过氧化氢,引发剂适宜的反应浓度约为10mmol·l-1.共聚物阳离子化改性的适宜条件为:醛、胺与木质素的质量比为0.5∶1.2∶1,反应温度60℃-70℃,反应时间2h,反应产物为一种具有阴、阳离子两性基团的木质素聚合物. 以丙酮分离产物,当体积比为0.75时,获得产物与水较好的分离效果. 红外光谱分析表明,木质素与复合单体实现了有效的接枝共聚和离子化改性.     

喷雾吸收法处理烟气中S02的试验

在内径300mm的塔内,采用旋涡式压力喷嘴作雾化器,以石灰作为吸收剂进行烟气脱硫模拟试验研究。试验考察了吸收液PH值、吸收浆液浓度、循环浆液停留时间、液气比、空塔气速及进气SOZ浓度等对脱硫率的影响。结果表明:单级喷雾可获得39％以上的脱硫率,整个试验过程中,喷嘴引起的塔压降很小。此外,还观察了脱硫过程中吸收塔内的结垢情况。通过烟气脱硫模拟试验,为进一步利用喷雾法对国内现有中小型锅炉麻石水膜除尘器的改造,提供了必要的基础数据。     

钙基膨润土钠化改型的影响因素探讨

在自然界,钙基膨润土的资源量大,钠基膨润土的资源量小。前者物化性能和使用效果差,一般均须用人工钠化改型来提高其物化性能和使用效果。研究认为,钠化效果受膨润土自身质量、钠化改型剂、钠化改型剂添加量、钠化时间和钠化工艺等诸多因素影响。     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

纳米氢氧化镁改性PVDF超滤膜的制备与表征

通过相转化法制备了纳米PVDF/Mg(OH)_2共混超滤膜,研究了负载Mg(OH)_2对PVDF膜结构和性能的影响。以牛血清蛋白(BSA)为模拟污染物进行超滤试验,测试膜的纯水通量和截留率;测定膜表面和水之间的接触角,进而定量分析比较膜表面的亲水性;利用微机电子控制万能试验机测试膜的机械性能;通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)等方法表征膜表面特征。结果表明,添加纳米Mg(OH)_2的改性膜保持了原有膜的晶型结构,证明纳米Mg(OH)_2与PVDF材料有很好的相容效果。当纳米Mg(OH)_2添加量为0.8%(质量分数)时,改性效果达到最优。此时,接触角从73.1°降至59.6°,纯水通量为333.37 L/(m~2·h),较未改性前提高了126.3%,膜的拉伸最大力为6.8 N,断裂伸长率为16.2%,较未改性膜的机械性能有明显提高,膜的抗污染性也显著提高。     

Cloning and expression of α-amylase in E. coli: genesis of a superior biocatalyst for substrate-specific MFC

One of the most practical approaches for establishing a successful microbial fuel cell (MFC) is to fasten the oxidation rate of the substrate by the microorganisms to get quick paced electron transfer between microbes and electrode. A genetically modified Escherichiacoli, overexpressing α-amylase, is constructed and applied as biocatalyst in MFC using starch as substrate. The results are compared with nonrecombinant, native E.coli. The results show better performance for the MFC containing the recombinant strain demonstrated by higher power density (PD), lower resistance, and significant electrochemical activity. Maximum PD has been recorded as 279.04 mW m^?2 compared to 120.33 Mw m^?2 for the MFC operated with nonrecombinant E.coli. The impedance results also suggest the effectiveness of the recombinant strain by lowering the internal resistance by more than half order as compared to the nonrecombinant one. These results affirm that the engineered strain can be used as a superior biocatalyst in contrast to the native strain and by using the technique of genetic alteration; gene of interest can be inserted based on the substrate to be treated. So, this work gives a useful insight for accomplishing successful MFC operation with the use of bacterial stains engineered at the molecular level.     

远程氩等离子体对聚醚砜膜表面性能的改性

采用双悬浮探针和电子自旋共振法定量对远程氩等离子体进行诊断,确定了电子、离子浓度和自由基浓度的分布,以预测表面改性的最佳区;利用远程氩等离子体对聚醚砜（PES）超滤膜进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析改性前后膜表面结构和性能的变化,最后利用牛血清蛋白分离实验分析改性前后膜的分离性能和抗污染性能变化.结果表明,氩等离子体中电子、离子浓度沿轴向距离逐渐降低,在30cm后接近于0,而40cm处自由基浓度仍维持在90%以上,为可能的最佳表面改性区;在该区对PES超滤膜改性后,引入含氧基团和含氮基团,膜表面（O+N）/C原子比从0.18增大到0.46,增强膜表面极性;在最佳处理条件下,膜表面接触角从67°减小到18°,使膜表面亲水性能增强,抑制了电子、离子对膜的刻蚀作用;通过牛血清蛋白实验测定改性后膜污染率由70.3%减小到64.7%,抗污染性能提高.     

漆酶改性玉米秸秆髓的制备及其吸油特性

采用绿色生物酶技术改性玉米秸秆髓（CSP）,在CSP表面由漆酶催化接枝十八胺,以提高材料的亲油疏水性能,制得高效吸油剂LCSP.研究了改性温度、改性时间、TEMPO浓度、漆酶用量及十八胺浓度等因素对LCSP亲油疏水性能的影响,同时采用SEM、BET、XRD、接触角、FTIR、XPS等分析技术对改性前后CSP理化特性进行表征,并进行了吸油研究.结果表明,在35℃下,投加100U/g的漆酶、4.48mmol/LTEMPO、8.91mmol/L十八胺,改性CSP6h,制得的材料吸油量最大、吸水量最小,油吸附量从13.24g/g提升至40.82g/g,水吸附量从13.76g/g降至3.83g/g.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附剂的重复利用实验表明本方法制备的材料具有良好回收再利用能力.     

碱和磁复合改性小麦秸秆生物炭对水体中镉的吸附特性及机制

通过对小麦秸秆生物炭(BC)进行碱和磁复合改性得到改性小麦秸秆生物炭(FKC),在SEM-EDS、 BET、 FT-IR、 XRD和VSM等表征的基础上,研究了FKC对水中Cd~(2+)的吸附特性及温度、pH值和投加量等对吸附特性的影响,探讨了碱和磁复合改性提高小麦秸秆生物炭吸附Cd~(2+)性能的机制.结果表明,与BC相比,KFC结构疏松多孔,表面积增加了19.11倍,O—H、■等芳香族和含氧官能团数量增多,并且出现新的官能团Fe—O. FKC具有磁性,其磁化强度为8.43 emu·g~(-1),能够回收重复使用. FKC对Cd~(2+)的吸附更符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,表明其主要以化学吸附为主,FKC的理论最大平衡吸附量为23.44mg·g~(-1),是BC的1.47倍. FKC对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程.在pH为2～8范围内,随pH的升高FKC的吸附能力逐渐提高.生物炭的投加量为10 g·L~(-1)较好.经3次"吸附-解吸-再吸附"循环后,FKC对Cd~(2+)的吸附量仍达到17.71mg·g~(-1),表明其有良好的重复利用性.该研究结果可为碱和磁复合改性小麦秸杆生物炭应用于Cd污染废水处理提供理论指导.